SE427491B

SE427491B - LAMELLMASKIN

Info

Publication number: SE427491B
Application number: SE7904291A
Authority: SE
Inventors: G A Cooper; J Berlie
Original assignee: Cerac Inst Sa
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1983-04-11
Also published as: EP0019605B1; AU536155B2; ES8101727A1; ES491491A0; JPS55153885A; BR8003080A; EP0019605A1; NO801324L; SU1056920A3; DE3062178D1; SE7904291L

Description

7904291-'7 l0 15 20 25 30 35 fukt och olja skall lamellmaskinen enligt uppfinningen fungera även under dessa förhållanden utan några allvarliga effekter på livslängden. ' Som ovan nämnts hade ingen funnit en lämplig materialkombination för lamellerna i en lamellmaskin innan föreliggande uppfinning gjordes trots alla ansträngningar som gjorts under flera decennier. Ett betydelsefullt problem har varit de höga hastigheter som ofta råder mellan lameller- na och cylinderhuset. Hastigheten kan exempelvis vara upp till eller t.o.m. över 20 m/s i en lamellmotor för en handhållen slipmaskin. Eftersom kontakttrycket mellan de i huvudsak radiellt rörliga lamellerna och den cylindriska motytan är approximativt proportionellt mot kvadraten på hastigheten är det uppenbarligen önskvärt att göra lamellerna så lätta som möjligt för att motverka effekten av höga hastigheter. Moisture and oil, the lamella machine according to the invention must function even under these conditions without any serious effects on the service life. As mentioned above, no one had found a suitable material combination for the slats in a slat machine before the present invention was made despite all the efforts made over several decades. A significant problem has been the high speeds that often prevail between the slats and the cylinder housing. The speed can, for example, be up to or even over 20 m / s in a lamella motor for a hand-held grinding machine. Since the contact pressure between the substantially radially movable lamellae and the cylindrical counter surface is approximately proportional to the square of the velocity, it is obviously desirable to make the lamellae as light as possible to counteract the effect of high velocities.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes en lamell- maskin i vilken de i huvudsak radiellt rörliga lamellerna är försedda med partier, åtminstone vid ytan som är i tätande kontakt med cylinderhuset, av ett nötningsbeständigt material som innefattar en matris med hårda beståndsdelar vilka har en hårdhet på Vickersskalan som avviker mindre än 20 Z från cylinderns hårdhet samt ett oorganiskt fast smörjmedel.According to the present invention there is provided a lamella machine in which the substantially radially movable lamellae are provided with portions, at least at the surface which are in sealing contact with the cylinder housing, of an abrasion resistant material comprising a matrix with hard constituents which have a hardness on the Vickers scale which deviates less than 20 Z from the hardness of the cylinder and an inorganic solid lubricant.

Matrisen skall företrädesvis vara-en polymer av flu- orinerat kolväte, speciellt polytetrafluoreten. polyfluor- etenpropen eller polyfluoralkoxyharts.The matrix should preferably be a polymer of fluorinated hydrocarbon, especially polytetrafluoroethylene. polyfluoroethylene propylene or polyfluoroalkoxy resin.

Det nötningsbeständiga materialet skall företrädesvis innehålla mellan 5 och 30 volymprocent hårda beståndsdelar.The abrasion resistant material should preferably contain between 5 and 30% by volume of hard constituents.

Glas eller kol är att föredraga som hårda beståndsdelar.Glass or carbon is preferred as hard ingredients.

Dessa kan med fördel vara i form av partiklar eller fibrer.These can advantageously be in the form of particles or fibers.

Fibrerna skall företrädesvis vara systematiskt ordnade, exempelvis vävda, för att öka lamellstyvheten.The fibers should preferably be systematically arranged, for example woven, to increase the lamella stiffness.

Det oorganíska fasta smörjmedlet skall företrädes- vis väljas ur en grupp av material som inte reagerar kemiskt med det samverkande cylindermaterialet. Speciellt goda prestanda har uppnåtts med bly eller blyoxid som fast smörjmedel i det nötningsbeständiga materialet när cvlindern är gjord av stål eller gjutjärn. Det är rimligt att antaga, utgående från denna upptäckt, att andra blyföreningar skulle 10 15 20 25 30 35 40 a 7904291-7 fungera tillfredsställande eftersom ingen betydelsefull skillnad i prestanda har påträffats mellan icke oxiderad blvmetall, halvoxiderad blymetall och blyoxid.The inorganic solid lubricant should preferably be selected from a group of materials which do not chemically react with the cooperating cylinder material. Particularly good performance has been achieved with lead or lead oxide as a solid lubricant in the abrasion-resistant material when the cylinder is made of steel or cast iron. It is reasonable to assume from this finding that other lead compounds would function satisfactorily since no significant difference in performance has been found between non-oxidized lead metal, semi-oxidized lead metal and lead oxide.

Inom lagertekniken rekommenderas bly och tenn därför att dessa är mjuka och lätt formbara metaller. Dessa rekommen- dationer kan emellertid ej appliceras i detta fall eftersom tillägg av tenn till en blandning av polytetrafluoreten och glas allvarligt försämrar prestanda. Förslitningshastig- heten är ungefär tre gånger så hög med 10 volymprocent tenn i materialet än utan. Såsom ovan nämnts behöver blyet inte vara i sin metalliska form. Dessutom är det önskvärt, såsom ovan nämnts, att göra lamellerna så lätta som möjligt. Tillägget av bly utgör ett avsevärt avsteg från denna idê. Det är därför mycket överraskande att blytillägget minskar förslitningen av lamellerna. Förbättringar med omkring en faktor tio har observerats i höghastighetsprov med bly elhu'blyoxid som fast smörjmedel. Prov har visat att förslitningshastigheten som erhålles med uppfinningen, under torra och oljefria förhållanden, är lika låg som de för- slitningshastigheter som erhålles med konventionella fenol- lameller och full oljesmörjning.In bearing technology, lead and tin are recommended because these are soft and easily malleable metals. However, these recommendations cannot be applied in this case as the addition of tin to a mixture of polytetrafluoroethylene and glass severely impairs performance. The wear rate is about three times as high with 10% by volume of tin in the material than without. As mentioned above, lead does not have to be in its metallic form. In addition, as mentioned above, it is desirable to make the slats as light as possible. The addition of lead is a significant departure from this idea. It is therefore very surprising that the lead addition reduces the wear of the slats. Improvements of about a factor of ten have been observed in high speed tests with lead or lead oxide as a solid lubricant. Tests have shown that the wear rate obtained with the invention, under dry and oil-free conditions, is as low as the wear rates obtained with conventional phenolic lamellae and full oil lubrication.

Fig. l visar ett längdsnitt genom en luftmotor enligt l-l 2-2 i fig. l. Fig. 3 visar förslitningshastigheter som i fig. 2. Fig. 2 visar ett tvärsnitt genom motorn enligt erhållits i en provserie med olika blymängder. Fig. 4 visar förslitningshastigheten som funktion av blymängden.Fig. 1 shows a longitudinal section through an air motor according to 1-2 1-2 in Fig. 1. Fig. 3 shows wear rates as in Fig. 2. Fig. 2 shows a cross section through the motor according to obtained in a test series with different amounts of lead. Fig. 4 shows the wear rate as a function of the amount of lead.

Den i fig. l och 2 visade luftmotorn innefattar ett cylinderhus ll försett med två gavlar 13. En rotor 16 som har en utgående axel 12 är axcentriskt lagrad i förhållande till cylindern ll i gavlarna 13 medelst lager 14. Rotorn är dessutom försedd med ett antal lameller 20 som är rörliga i i huvudsak radiella spår l9. I huvudsak radiell innebär i detta sammanhang att spåren kan avvika från den radiella riktningen med upp till 300. Huset är försett med en inlopps- port 30 för tryckluft och utloppsportar 31.The air motor shown in Figs. 1 and 2 comprises a cylinder housing 11 provided with two ends 13. A rotor 16 having an output shaft 12 is axially mounted relative to the cylinder 11 in the ends 13 by means of bearings 14. The rotor is further provided with a number of slats 20 which are movable in substantially radial grooves 19. Substantially radial in this context means that the grooves can deviate from the radial direction by up to 300. The housing is provided with an inlet port 30 for compressed air and outlet ports 31.

Fig. 3 visar de förslitningshastigheter som erhållits med har gjorts olika mängder halvoxiderad blymetall. Dessa prov med en luftmotor som arbetat obelastad vid 10 000 varv/min, motsvarande en hastighet av 20 m/s. Förhållandet mellan glas- fiber, skuret i korta bitar, och polytetrafluoreten (PTFE) har hållits konstant ett till tre. Alla mängder anges i 7904291-7 4 10 15 20 25 30 35 40 volymprocent (V/o). I fig. 4 visas förslitningshastigheter- na i ¿¿m/hr) som funktion av mängden bly. Förslitnings- hastigheten som erhålles utan bly är den förslitningshastighet som erhålles med materíalkombinationen enligt ovannämnda USA patent 3 335 944. Förslitningshastigheten som erhållits med en procent bly (18/am/tim) har utelämnats vid ritningen av fig. 4 eftersom det är mycket osannolikt att det skulle finnas ett maximumvärde där. Detta värde är sannolikt fel- aktigt och inga ansträngningar har gjorts för att erhålla det korrekta värdet eftersom det i praktiken ej är intressant att veta det exakta värdet. Såsom framgår av fig. 3 och 4 bör det nötningsbeständiga materialet innehålla mellan 5 och 30 volymprocent oorganiskt fast smörjmedel. Éörslítnings- hastigheterna som erhålles med 10 till 20 volymprocent oorganiskt fast smörjmedel är särskilt intressanta. Vid tillämpningar där kravet på snabba hastighetsändringar är särskilt högt är en mängd av 5 Z mycket intressant även om förslitningshastigheten är väsentligt högre än ontimum- värdet. Förslitningshastigheten är emellertid i detta fall endast omkring 50 Z av det värde som erhålles utan oorganiskt fast smörjmedel.Fig. 3 shows the wear rates obtained with different amounts of semi-oxidized lead metal. These tests with an air motor operating unloaded at 10,000 rpm, corresponding to a speed of 20 m / s. The ratio of glass fiber, cut into short pieces, and polytetrafluoroethylene (PTFE) has been kept constant at one to three. All amounts are given in 7904291-7 4 10 15 20 25 30 35 40% by volume (V / o). Fig. 4 shows the wear rates in ¿¿m / hr) as a function of the amount of lead. The wear rate obtained without lead is the wear rate obtained with the material combination according to the above-mentioned U.S. Patent 3,335,944. The wear rate obtained with one percent lead (18 / am / h) has been omitted in the drawing of Fig. 4 because it is very unlikely that there would be a maximum value there. This value is probably incorrect and no effort has been made to obtain the correct value because in practice it is not interesting to know the exact value. As shown in Figures 3 and 4, the abrasion resistant material should contain between 5 and 30% by volume of inorganic solid lubricant. The wear rates obtained with 10 to 20% by volume of inorganic solid lubricant are particularly interesting. In applications where the requirement for rapid speed changes is particularly high, an amount of 5 Z is very interesting even if the wear speed is significantly higher than the ontimum value. However, the wear rate in this case is only about 50 Z of the value obtained without inorganic solid lubricant.

Prov har också gjorts, vid ovannämnda arbetshastizheter, med kolfiber i stället för glas som hård beståndsdel. Vid dessa prov har två varianter allmänt kända som typ I (hög imodul, måttlig styrka) och typ II (hög styrka, måttlig modul) använts. Liksom vid ovannämnda prov med glas hölls förhållandet mellan kolfiber och PTFE konstant vid ett till tre. Prov gjordes med upp till 20 V/o bly med fibrer av typ II. En förslitnings- hastighet av 4/Mm /tim erhölls med §0 V/o PTFE, 20 V/o kolfiber typ II och 20 60 V/o PTFE, 20 V/o kolfiber typ I och 20 V/0 bly erhölls en förslitningshastighet av 1,5 pm/tim. Det framgår av dessa V/o bly. Med en komposition innefattande resultat att mycket goda prestanda uppnås med kolfiber som hårda beståndsdelar. Det bästa värdet uppnått med fibrer av typ I är lika bra som värdet uppnått med glas.Tests have also been made, at the above-mentioned working speeds, with carbon fiber instead of glass as a hard component. In these tests, two variants commonly known as type I (high modulus, moderate strength) and type II (high strength, moderate modulus) have been used. As with the above glass test, the ratio of carbon fiber to PTFE was kept constant at one to three. Samples were made with up to 20 V / o lead with type II fibers. A wear rate of 4 / Mm / h was obtained with §0 V / o PTFE, 20 V / o carbon fiber type II and 20 60 V / o PTFE, 20 V / o carbon fiber type I and 20 V / 0 lead a wear rate was obtained of 1.5 pm / hr. It appears from these V / o lead. With a composition comprising results that very good performance is achieved with carbon fiber as hard constituents. The best value achieved with type I fibers is as good as the value achieved with glass.

Ovanstående beskrivning ger endast exempel på föredragna alternativ och skall ej betraktas som begränsning av omfånget på uppfinningen, vilken definieras av efterföljande patentkrav.The above description provides only examples of preferred alternatives and should not be construed as limiting the scope of the invention, which is defined by the appended claims.

Matrisen kan vara ett fenolharts. I vissa fall kan det vara 'fördelaktigt att använda grafit eller molybdendisulfid som oorganiskt fast smörjmedel.The matrix may be a phenolic resin. In some cases it may be advantageous to use graphite or molybdenum disulfide as the inorganic solid lubricant.

Claims

7904291-7 Patent claims

An intermediate machine comprising a cylinder (II) with two ends (13), inlet (30) and outlet means (31) for a compressible working medium, a rotor (16) eccentrically mounted in the cylinder (II) and a number of laths. slider (20) slidably disposed in substantially radial grooves (19) in the rotor (16) to maintain sealing contact with the cylinder (II) during rotation of the rotor (16), characterized in that each lamella (20), at least at the surface in sealing contact with the cylinder (II), is provided with a portion of an abrasion-resistant material, the abrasion-resistant material comprising a matrix of a polymer of fluorinated hydrocarbon, between 5 and 30% by volume of hard constituents, which have a hardness on the Vickers scale which deviates less than 20 Z from the hardness of the cooperating cylinder material and between 5 and 30% by volume of inorganic solid lubricant.

A lamella machine according to claim 1, characterized in that said hard constituents comprise glass or carbon.

A lamella machine according to claim 1 or 2, characterized in that the hard components are in the form of fibers which are systematically oriented to increase the lamella stiffness.

A lamella machine according to claim 3, characterized in that the fibers are woven.

A lamella machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the inorganic solid lubricant is selected from a group of materials which do not chemically react with the cooperating cylinder material. 7904291-7

A lamella machine according to claim 5, characterized in that the inorganic solid lubricant is lead or a lead compound and in that the cooperating cylinder surface consists of steel or cast iron.

A lamella machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the abrasion resistant material contains from 10 to 20% by volume of inorganic solid lubricant.